吉林大學楊英威教授科研團隊：柱芳烴納米閥門調控的磁性核殼MOF納米材料用作多重響應釋葯體系

導語

吉林大學化學學院、納微構築化學國際合作聯合實驗室楊英威教授科研團隊曾在CBG資訊報道了水溶性聯苯拓展型柱[6]芳烴用於有機磺酸鹽類客體的選擇性沉澱的新進展和新型共軛大環聚合物材料研究進展。近日，楊英威教授科研團隊又有新突破，在基於超分子大環芳烴門控金屬有機骨架複合材料的智能藥物控釋領域取得了重要研究成果（DOI: 10.1002/smll.201704440）。

前沿科研成果

柱[6]芳烴納米閥門調控的磁性核殼MOF納米材料用作多重響應釋葯體系

楊英威教授科研團隊首次提出以准輪烷為超分子納米閥門修飾金屬-有機骨架材料，實現多重刺激響應下的高效載葯與靶向藥物釋放 （Chem. Sci.2015,6, 1640;Small2015,11, 3807;J. Mater. Chem. B2016,4, 135;Adv. Mater.2017,29, 1606134），為有機超分子化學和金屬-有機骨架多孔材料的交叉結合與生物醫藥應用開拓了新的發展方向。近年來，金屬-有機骨架材料在納米醫療領域的發展備受矚目，同時，隨著材料科學的不斷發展和醫療應用需求的不斷提高，發展多功能的、高載藥量的、可控高效的納米診療體系已經成為納米醫藥材料的重要發展目標之一。該科研團隊對於金屬有機-骨架材料在藥物傳輸控釋領域的開發進行了深入的研究調研，並一直致力於將超分子納米閥門與金屬-有機骨架材料有機結合進而設計構築一系列智能可控的高效診療體系。該團隊近期發表於Small雜誌（Small,2018,14, 1704440）的最新研究巧妙地利用核殼納米材料構築理念，結合柱芳烴准輪烷的納米閥門功能與金屬-有機骨架材料的高載葯能力，實現了多孔殼功能、磁性核功能、超分子納米閥門智能響應功能的高度有機結合，為可控多功能靶向診療體系的設計與製備提出了新的思路 （圖1）。

圖1. 可控多功能靶向診療體系的設計與製備

（來源：Small）

作者借鑒核殼構築功能金屬有機骨架材料的製備方法，通過原位生長的方式構築了以Fe3O4磁性納米粒子為核，金屬有機骨架材料UiO-66為殼，抗癌藥物5-氟尿嘧啶為「貨物」，柱芳烴准輪烷為超分子納米閥門的診療平台。本體系很好地發揮了磁核的功能性，可以同時實現快速磁分離和磁共振成像（圖2）。

圖2. 磁核的功能性表徵

（來源：Small）

隨後，作者詳細研究了柱芳烴作為納米閥門的藥物控釋行為，利用柱芳烴可控的主客體作用，巧妙地設計了兩種基於不同空腔尺寸柱芳烴（即柱[5]芳烴和柱[6]芳烴）的超分子納米閥門。這兩種具有不同「鬆緊程度」的納米閥門在整個體系中均表現出理想的pH、Ca2+、Zn2+、溫度等多重刺激響應操控能力（圖3）。研究表明柱[6]芳烴與「連接軸」單元之間具有更強的主客體相互作用力，在相同的外界刺激條件下柱[6]芳烴納米閥門打開的更緩慢。這種可控鬆緊的柱芳烴閥門體系，不僅可以實現在病變部位的靶向釋葯，而且可以發揮緩釋速率調控的作用。

圖3a. 柱[6]芳烴超分子納米閥門控釋體系

（來源：Small）

圖3b. 柱[5]芳烴超分子納米閥門控釋體系

（來源：Small）

基於柱[6]芳烴超分子納米閥門體系的優異表現，作者進一步研究了其在細胞水平上的給葯效果。細胞毒性實驗說明材料自身生物相容性良好，和單純的5-氟尿嘧啶相比，本工作中設計的集磁分離、磁共振成像、多刺激響應可控釋葯於一體的診療平台表現出良好的效果 （圖4）。本工作實現了磁分離、磁共振成像協同作用的多重刺激響應的可控藥物釋放一體化，有利於實現複合載葯體系的定時、定點、定位治療，提高疾病治療效率，這種醫用平台的設計或者理念的實現將豐富現有的醫用材料，同時將材料科學和醫用科學有機結合，將超分子化學和材料科學有機結合，為疾病診療體系的發展提供了一個良好的思路。

圖4. 細胞水平上的給藥效果研究

（來源：Small）

課題組在讀博士生武明雪為論文的第一作者，楊英威教授為通訊作者。該研究工作得到了國家自然科學基金，吉林大學人才培養計劃和吉林省省校合作建設項目等項目的大力資助。

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/smll.201704440

楊英威教授課題組主頁：

https://ywyang.wix.com/jlugroup

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